WO2020149280A1

WO2020149280A1 - リアルタイム加工状態表示装置

Info

Publication number: WO2020149280A1
Application number: PCT/JP2020/000962
Authority: WO
Inventors: 憲吾山本; 貴行山内; 村上　浩二
Original assignee: 株式会社山本金属製作所
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-07-23
Also published as: JPWO2020149280A1

Abstract

【課題】　本発明は、工作機械の先端の加工ツールの加工パス上の状態をマッピングするリアルタイム加工状態表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】　本リアルタイム加工状態表示装置は、少なくとも加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データを時系列でモニタリングする計測手段と、工作機械の動作制御手段（ＣＮＣ）の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取る位置取得手段と、前記センサからの時系列の物理量データと前記位置取得手段からの時系列の座標データとに基づいて、加工パス上の座標での物理量データを可視化データに変換して加工パス上の位置に表示するマッピング手段と、を有する。

Description

リアルタイム加工状態表示装置

　本発明は、工作機械の工具等の加工位置での温度・加速度等の物理変化についてリアルタイムに可視化し得るリアルタイム加工状態表示装置に関する。

　マシンニング切削加工装置等の工作機械において、加工精度の向上、工具破損防止等を考慮するには実際の加工時の工具の摩耗や疲労、破損、「びびり」等を評価することが要求される。しかしながら、従来、工具の評価は、装置メーカや工具メーカがその装置や工具ごとに行っており、一般的な評価基準、学術的に標準化された評価基準に基づいたものに留まり、加工時における実際の工具についてのリアルタイム検証はできていなかった。

　これに対して出願人は回転工具の加工中の温度や加速度を計測し得る工作機械のツールホルダユニットを開発・提供し、この計測結果に基づく工具破損等の異常予知技術についても開発・提供してきた（特許文献１～特許文献３）。この技術では加工中の工具等の物理変化をリアルタイムに検出でき、工具や工作機械と無線通信可能なの外部装置（パソコン等）で異常検出を行う点できる点で有利である。例えば、ボールエンドミル加工において加速度をモニタリングし、加工精度が低下し易い所謂「びびり」の発生を検出することも可能である。

　しかしながら、従来、検出される工具の温度・加速度等の変化は時系列であり、異常を検出してもそれがどの加工位置であるか詳細がわかり難いという問題があった。例えば上述するようにボールエンドミル加工中に加速度を計測しモニタリングし、加速度が閾値を超えて「びびり」が発生していると判断できたとしても、実際どの位置の加工において「びびり」が発生しているかが直ちにわかり難く、複雑形状を加工する際に加工対象における「びびり」箇所を特定が困難であった。このことは工具の温度・加速度等のリアルタイム計測データを一般加工現場で広く活用させ、高精度な加工が担保される社会の提供の阻害要件になっていると考えられる。

国際公開公報ＷＯ２０１５－０２２９６７国際公開公報ＷＯ２０１６－１３６９１９特開２０１８－５４６１１号公報

　本発明は上記実情に鑑みて創作されたものであり、工作機械の工具等の加工ツールにおける温度・加速度等の物理変化について、加工の３次元位置と同時に表示し、実際の加工位置で生じている状況をリアルタイムに可視化するリアルタイム加工状態表示装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため具体的に本発明のリアルタイム加工状態表示装置は、
　工作機械の先端の加工ツールの加工パス上の状態をマッピングするリアルタイム加工状態表示装置であって、
　少なくとも加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データを時系列でモニタリングする計測手段と、
　工作機械の動作制御手段（ＣＮＣ）の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取る位置取得手段と、
　前記計測手段からの時系列の物理量データと前記位置取得手段からの時系列の座標データとに基づいて、加工パス上の座標での物理量データを可視化データに変換して加工パス上の位置に表示するマッピング手段と、を有する。

　本発明のリアルタイム加工状態表示装置によれば、工作機械で使用する加工ツールの温度や加速度、応力の変化を加工パス上でマッピングして可視化表示することができる。具体的には、加工ツールの温度や加速度、応力をリアルタイムにモニタリングし、時系列で出力される計測データを、工作機械の制御数値情報（ＣＮＣ）に基づく加工ツールの位置／時間の軸の表示データに変換し、それぞれの座標での加工ツールの状況を色の変化等でプロットし、マッピングする。これにより従来、所定時間における計測値の変化としてしか一見理解し難かった加工ツールの状態変化が３次元座標のどこで発生しているか容易に理解できるようになる。例えば、上述したようなボールエンドミル加工において所謂「びびり」が発生すると加工ツールの加速度が大きくなり、複雑な形状を加工する場合ほど「びびり」による加工精度の低下や工具破損の問題がおおきくなるが、本装置を使用すれば加工パス上のどの位置で「びびり」が生じているかを一見して特定できるようになり有利である。

　また、前記マッピング手段は、前記物理量データを、前記物理量データの所定数値に対応して予め設定した色指定値に変換し、該色指定値を座標データに対応する画素に表示する、ことが好ましい。

　具体的にマッピング手段は、温度や加速度、応力の所定の計測値に対応する色指定値（ＲＧＢ値）を予め設定しておき、これに実際の計測値に対応する色指定値を表示画面上の加工ツールの３次元座標を示す画素に表示する。

　また、本リアルタイム加工状態表示装置例として、前記計測手段は、加工ツール内に挿入された熱電対と、該熱電対からの情報を温度データとして出力する温度計測部とを有し、
　前記位置取得手段からの時系列の座標データは、３次元ＸＹＺ方向の座標データであり、前記マッピング手段は、該座標データに基づいてＸＹ平面、ＸＺ平面及びＹＺ平面内の温度データを表示する場合、又は、
　前記計測手段は、工作機械又は工作機械に把持されるツールホルダに配設される加速度センサと、該加速度センサからの情報を加速度データとして出力する加速度計測部とを有し、
　前記位置取得手段からの時系列の座標データは、３次元ＸＹＺ方向の座標データであり、前記マッピング手段は、該座標データに基づいてＸＹ平面、ＸＺ平面及びＹＺ平面内の温度データを表示する場合、がある。

　実際の表示例としては、加工ツール内に熱電対を挿入して温度計測したデータや、工作機械の主軸に連結して加工ツールを把持するツールホルダに配設した加速度センサで加速度計測したデータを、ＸＹ平面視、ＸＺ平面視点及びＹＺ平面視で表示することが１つの表示画面で加工ツールの全て３次元位置と温度・加速度の計測値が可視化でき、好ましい。

　また、工作機械は前記加工ツールを回転させてワークを加工する回転ツールであり、前記加速度センサは、前記ツールホルダ内の水平平面上に前記回転ツールの回転軸線中心に対して径方向対称の位置に配列された一対の加速度センサと、これと略９０°位相が異なる位置に配列された一対の加速度センサとで構成される、場合もある。

　本リアルタイム加工状態表示装置によれば、水平方向、回転方向の加速度を検出することができるので、例えば切削加工時の異常振動を加工パス上の位置及び計測値を一見して理解でき、加工精度の大幅低下の原因や工具破損前兆の所謂「びびり」や、タッピング加工時のスティックスリップ現象等の発生を可視化することができる。さらに、加工ツールの回転速度・送り量・切込量の最適加工条件の探索をすることもでき、背反する事象である加工工程の迅速化、安全化（工具破損防止）を同時に達成・両立させることができる。

　さらに、前記マッピング手段は少なくとも、ＸＹ平面内の温度データ又は加速度データをＸＹ平面表示ウィンドウに表示し、ＸＺ平面内の温度データ又は加速度データをＸＺ平面表示ウィンドウに表示し、ＹＺ平面内の温度データ又は加速度データをＹＺ平面表示ウィンドウに表示し、前記温度データ又は前記加速度データそれぞれの数値に対応して予め設定した色指定値を色変換表ウィンドウに表示する、ことが好ましい。

　本リアルタイム加工状態表示装置によれば、温度計測データや加速度計測データを、１つの表示画面でＸＹ平面視、ＸＺ平面視点及びＹＺ平面視で表示できると同時にプロットされた色がどの程度の計測値を示すものであるか限界に近付いているか否か等を可視化することができ、有利である。

　また、他の本発明のリアルタイム加工状態表示装置では、加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データと工作機械の動作状態を計測する工作機械が備える計測手段からの工作機械の計測データを時系列でモニタリングする計測手段と、前記計測手段からの時系列の前記物理量データと前記工作機械からの計測データ、又は両データの経時的変化を同一時間軸で表示する。

　このリアルタイム加工状態表示装置によれば、加工ツールの温度・加速度・応力の計測データに加えて、サーボモータ・加速度ピックアップ・動力計・変位計など工作機械の計測データを同一時間軸のタイムチャートでリアルタイム表示することで加工の異常検知の精度を向上することができる。

　さらに、他の本発明では工作機械の先端の加工ツールの加工パス上の状態変化を表示するリアルタイム加工状態表示装置を提供する。このリアルタイム加工状態表示装置は、基準時点における加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データを計測・保存し、工作機械の動作制御手段の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取った基準データを作成する基準データ作成手段と、基準時点から所定時間経過時点における前記基準データ作成手段において計測・保存された物理量データを計測・保存し、工作機械の動作制御手段の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取った比較用データを作成する比較用データ作成手段と、前記基準データ作成手段と前記比較用データ作成手段とからの読取った加工ツールの時系列の座標での物理量データの差分を算出する比較算出手段と、前記比較算出手段で算出された物理量データの差分を加工ツールの時系列の座標に基づいて、加工パス上の座標に表示する表示手段と、を有する。

　本リアルタイム加工状態表示装置によれば、加工ツール、工作機械及びその部品の経時変化・劣化・異常などを定量的に評価することができ、不良品発生頻度の低減、加工寸法精度の向上、被加工物の加工面の品質の向上を図ることができる。

　本発明のリアルタイム加工状態表示装置によれば、工作機械の工具等の加工ツールにおける温度・加速度等の物理量変化について、加工位置の３次元座標と温度・加速度等の物理量とを同時に表示し、実際の加工位置で生じている状況をリアルタイムに表示することで複雑形状加工であっても異常検出箇所及びその物理量を可視化することができる。

工作機械での加工における加速度と「びびり」の関係、従来の計測データ及び本発明のリアルタイム加工状態表示装置で表示したデータのイメージを示す略図である。（ａ）図１の加工ツールの加速度等をモニタリングした加工ツールの加速度の従来式の表示結果イメージであり、（ｂ）は本リアルタイム加工状態表示装置での加工ツールの加速度の表示結果イメージである。（ａ）に本リアルタイム加工状態表示装置で実際の被加工物を加工ツールで切削加工した際における加速度・温度をリアルタイムで計測・表示している画面例が示され、（ｂ）に実際に切削加工している被加工物の例の平面視写真が示されている。本リアルタイム加工状態表示装置における具体的な処理フロー例１を示している。本リアルタイム加工状態表示装置における具体的な処理フロー例２を示している。本リアルタイム加工状態表示装置における具体的な処理フロー例３を示している。本リアルタイム加工状態表示装置における具体的な処理フロー例４を示している。

　上述する本発明のリアルタイム加工状態表示装置の構成の具体的な処理フロー例について説明する。

　図１には、加工ツールの一例としてフライス加工に利用されるボールエンドミルの加工中の「びびり」を模式化した概念図である。ボールエンドミル１は先端に球状の切刃を設け、加工装置としてのマシニングセンタのスピンドルに装着されるものである。図１ではボールエンドミル１で切削する被加工物２に上下方向の起伏がある場合における各位置（ａ）～（ｄ）でのボールエンドミル１の様子を示している。本リアルタイム加工状態表示装置では、ボールエンドミル１は先端の切刃における加速度や温度をリアルタイムにモニタリングすることができるが、以下に「びびり」検出に注目して加速度のモニタリングについて説明する。

　図１（ａ）では、ボールエンドミル１の先端（切刃）１ａが被加工物２の表面の高位置２ａに接し、この位置を加工スタートの位置と仮定する。そこから切削加工しながらボールエンドミル１が被加工物２に対して右側に移動すると被加工物２の高さが低くなり、（ｂ）の位置では被加工物２の低位置２ｂよりボールエンドミルの先端１ａが高さ方向に浮いた状態になり、右側が切削対象の被加工物に押圧されながら切削する。このときボールエンドミル１の加速度は大きくなり、（ｂ）の矢印に示すように大きな「びびり」が発生する。その後、右側にボールエンドミル１がさらに移動し、被加工物２の高さが高くなり。（ｃ）の位置では被加工物２の高位置２ｃの表面にボールエンドミルの先端１ａが接触した状態になると加速度は小さくなり、「びびり」は解消する。さらにボールエンドミルの先端１ａが右側に移動し、（ｂ）の位置より少し低い程度の高さを上るときには、再びボールエンドミル１の加速度は（ｂ）～（ｃ）の位置の加速度の中間程度まで大きくなり、（ｄ）の矢印に示すように中程度の「びびり」が発生する。

　図２には、図１のボールエンドミル１でモニタリングした加速度の従来式の表示結果と本リアルタイム加工状態表示装置での表示結果と例示している。図２（ａ）は、従来式の表示結果であり、時間軸（時間[s]）を横軸とし、各時間における加速度[m/s2]を縦軸としている。図２（ａ）の例では、例えば（ｂ）の位置では図１（ｂ）の位置同様に加速度が一番大きく、（ｃ）の位置では図１（ｃ）の位置同様に加速度が小さくなり、（ｃ）の位置では図１（ｄ）の位置同様に再び加速度が大きくなっている。この図２（ａ）の表示方法の場合、加速度が大きく「びびり」が発生する（ｂ）位置が被加工物２のどの位置かが可視化されておらず、一見して把握し難いという問題がある。

　一方、図２（ｂ）は、本発明のリアルタイム加工状態表示装置における表示結果例であり、ボールエンドミル１の切刃１ａの横方向の位置（Ｘ方向の位置（[mm]）を横軸とし、ボールエンドミル１の切刃１ａの高さ方向の位置（Ｚ方向の位置（[mm]）を縦軸としている。また、図２（ｂ）の右上に示すルックアップテーブル(Look-up table)４では加速度の大きさを色で表示し、左端の色（min.）から右端の色(max.)まで段階的に色が変化している（本図ではグレースケール表示であるが実際にはカラー表示している）。さらに、図中の加速度表示３は、実際にボールエンドミル１の切刃１ａのＸＺ方向の位置の加工パス（軌跡）が示されており、その加工パス上の位置における加速度を前述したルックアップテーブル４に対応する色を表示している。例えば図２の位置（ｂ）では、図１の位置（ｂ）及び図２（ａ）の位置（ｂ）と同様に最大の加速度が計測され、加速度表示３にその加速度に応じた色が表示（プロット）されている。したがって、図２（ｂ）の表示の場合、被加工物２の位置（ｂ）でボールエンドミル１の切刃１ａに「びびり」が発生していることがリアルタイムに可視化して理解することができる。なお、図２（ｂ）の例ではＸＺ方向の位置での加速度を可視化しているが、ＸＹ方向の位置やＹＺ方向の位置での加速度を表示する又はこれらを同時に表示することも可能である。

　次に図３では、（ａ）に本リアルタイム加工状態表示装置で実際の被加工物２をボールエンドミル１で切削加工した際における加速度・温度をリアルタイムで計測・表示している画面例が示され、（ｂ）に実際に切削加工している被加工物２の例の平面視写真が示されている。この切削例では図２（ｂ）に示すようにステンレスの厚板である被加工物２を凹んだ星型に切削している。図３（ａ）の画面例では、上段に左側から順にボールエンドミル１の切刃１ａのＸ方向の並進加速度(ACC X)、軸周りの回転加速度（ACC R）、温度(TEMP)を示しており、この表示時点での計測値はそれぞれ、4.780(mm/S2)、447.609(rθ/S2)、6698.640(C°)を示している。また、中段には左側から順に縦軸をＸ方向、横軸をＹ方向とした加工パス上の並進加速度、回転加速度及び温度を示す上面視、縦軸をＸ方向、横軸をＺ方向とした加工パス上の並進加速度、回転加速度及び温度を示す正面視、縦軸をＹ方向、横軸をＺ方向とした加工パス上の並進加速度、回転加速度及び温度を示す側面視を示しており、それぞれタブ５（time Chart、ACC X、ACC-R、Temperature）を切り替えてタイムチャート（図２（ａ）参照）、並進加速度、回転加速度及び温度を表示する。さらに、下段には加工パス上に加速度・温度の実測値としてプロットするルックアップテーブル４（図２（ｂ）のルックアップテーブル４参照）を示している。図３（ａ）では、星型のボールエンドミル加工の加工パスにおいて特に輪郭・角部で加速度が大きくなっていることがマッピングされて可視化されており、「びびり」ひいては加工精度の低下や工具の破損予兆がその位置とともにリアルタイムで明らかになっていることがわかる。

　また、図３では図示していないが図２（ａ）に示すタイムチャートがタブ５の右端のtime Chartに示すように表示され、並進加速度、回転加速度及び温度の経時的変化を同一時間軸で表示することもできる。

≪加工ツールの変化量のリアルタイム表示≫
　次に、本リアルタイム加工状態表示装置における具体的な処理フロー例を説明する。
　図４には処理フロー例１として、温度・加速度・力について、ボールエンドミル等の加工ツール１の加工毎の変化を監視し、刃物（切刃等）１ａの状態の変化を表示する例を示している。工作機械の加工が開始し、本リアルタイム加工状態表示装置の処理が開始すると（ＳＴ１）、工作機械のツールホルダ等に配置された計測手段が刃物１ａの温度・加速度・力（応力）をリアルタイムに読み取る（ＳＴ２）。具体的には刃物１ａの先端内部に設けられた熱電対等から検出された温度データや、ツールホルダ等に配置された加速度センサから検出された加速度データ（並進加速度や回転加速度）、歪ゲージ等から検出された応力データを読み取る。

　加工ツール２の温度データ・加速度データ・応力データが読み取ると（ＳＴ２）、次に刃物１ａの初期状態（加工開始時）を検出する、又は本リアルタイム加工状態表示装置で記憶されている前回の加工時の状態と今回の刃物１ａの変化量を計算する（ＳＴ３）。図４では示していないが、このとき刃物１ａの初期状態や前回加工時からの変化量から加工に適当な刃物１ａか否か判定し（予め設定された所定の閾値等に基づく）、不適当と判定された場合には警告や加工停止をすることもできる。加工が開始すると読み取られている加工中の刃物１ａの温度・加速度・応力の変化量を表示する（ＳＴ４）。そして変化量の測定が終了すると処理が終了する（ＳＴ５～ＳＴ６）。

≪加工ツール及び工作機械の計測データの同一時間軸表示≫
　図５には処理フロー例２として、サーボモータ・加速度ピックアップ・動力計・変位計などのデータについても同期収集し、刃物の温度やホルダの加速度・力と共にプロットする例が示されている。処理フロー例１で読み取る温度・加速度・応力以外の計測データも工作機械及びその周辺機器は読み取ることができる場合がある。例えば、加工ツール１駆動用のサーボモータや、振動を感知して電気信号に変換するセンサとしての加速度ピックアップ（振動ピックアップ）、工作機械の出入力データから回転トルク等の動力を測定する動力計、刃物１ａや主軸の移動量を測定する変位計などである。これらの計測データを補助活用することで加工ツール１の異常検知の精度を向上させることができる。

　具体的には、上記処理フロー例１と同様に処理が開始すると（ＳＴ１）、刃物１ａの温度・加速度・力（応力）をリアルタイムに読み取る（ＳＴ２）。加工ツール２の温度データ・加速度データ・応力データが読み取ると（ＳＴ２）、さらにサーボモータや、加速度ピックアップ、動力計、変位計からのデータを読み取る（ＳＴ７）。読み取られた温度・加速度・応力のデータ及びサーボモータ・加速度ピックアップ・動力計・変位計からのデータの各値の経時的変化を同一の時間軸でタイプチャート（図２（ｂ）のタブ５（time Chart）参照）としてリアルタイムに表示する（ＳＴ８）。そして変化量の測定が終了すると処理が終了する（ＳＴ５～ＳＴ６）。この処理フロー例２により加工ツール２の温度・加速度・応力の計測データに加えて、サーボモータ・加速度ピックアップ・動力計・変位計など工作機械の計測データを同一時間軸のタイムチャート（図２（ａ）及び図３のタブ５左端(time Chart)参照)）でリアルタイム表示することで加工の異常検知の精度をさらに向上することができる。

≪異常発生の可視リアルタイム表示≫
　図６には処理フロー例３として、加工ツール１の刃物１ａの温度・加速度・応力をマッピングして可視化する例が示されている。この処理フロー例３によれば、初級技能者等のオペレータに対して、過熱・びびりなどの異常が起こりやすい部分や実際に異常が発生した箇所を、視覚的に伝えるこができる。

　具体的には、処理フロー例１～２と同様に処理が開始すると（ＳＴ１）、刃物１ａの温度・加速度・力（応力）をリアルタイムに読み取る（ＳＴ２）。読み取られた温度・加速度・応力のデータはそれぞれの値に応じて予め定めた色に変換される。図６では省略するが、温度・加速度・応力の各値に応じて設定される色は、図２～図３に示すようにルックアップテーブル４等で表示することが好ましい。次に、工作機械のＮＣプログラムと通信し、そのＣＮＣ変数から加工ツール１における現在の加工点の位置座標（Ｘ，Ｙ、Ｚ座標）を読み取る（ＳＴ１０）。さらに、温度・加速度・応力の各計測値におけるＳＴ９で設定された色が、ＳＴ１０で読み取られた加工点の位置座標に対応するディスプレイ上の座標平面内（図３のウィンドウ６、７、８参照）の画素（pixel）、又は三次元ウィンドウの座標空間（ＸＹＺ座標空間）内の画素（voxel）に表示（プロット）され、処理中の全領域にわたってリアルタイムにマッピングされていく（ＳＴ１１）。そして、変化量の測定が終了すると処理が終了する（ＳＴ５～ＳＴ６）。この処理フロー例３により、加工ツール１の不良品発生頻度の低減や、被加工物２の加工寸法精度の向上、加工面の品質向上、作業の高効率化、熟練者の感覚を定量的に理解して習得、熟練者も新たな知見を得ることができる。

≪装置・部品の経時的変化・劣化・異常の定量的評価≫
　図７には処理フロー例４として、工作機械の状態の定点観測として、評価用の刃物１ａやツールホルダを用い、予め設定した軌跡（加工パス）で加工する温度・加速度・力と位置情報とを定期的に取得し、結果を比較する工作機械・部品の経時変化・劣化・異常などを定量的に評価する例が示されている。この処理フロー例４によれば、同一品を反復して加工する場合に工作機械・部品をそれまでの加工状態と可視的に比較評価できるため不良品発生頻度の低減、寸法精度の向上、加工面の品質向上を図ることができる。

　図７（ａ）は、基準となる刃物１ａ及び工作機械（及びそのツールホルダ）の加工パス上の温度・加速度・応力を保存（更新を含む）して基準データを作成する処理フロー例を示している。また、図７（ｂ）は同じ工作機械の所定期間経過後の個々の加工パス上の温度・加速度・応力・座標のデータと（ａ）で保存・作成した基準データと、を比較し、可視的に表示する処理フロー例を示している。

　具体的に図７（ａ）では、処理フロー例１～３と同様に処理が開始すると（ＳＴ１）、刃物１ａの温度・加速度・力（応力）をリアルタイムに読み取る（ＳＴ２）。読み取られた温度・加速度・応力の計測データは現在の加工点の位置座標（ＸＹＺ座標）を工作機械のＣＮＣから読み取る（ＳＴ１０）。ＳＴ２，ＳＴ１０から読み取られた温度・加速度・応力の計測データと対応する加工点の位置座標データとを保存し、加工ツールの交換時点や工作機械の作動時点であればそれを初期時点として基準データが作成される（ＳＴ１２）。この基準データは、例えば専用サーバやクラウドサーバに保存され、基準データが保存され、測定が終了すると処理が終了する（ＳＴ５～ＳＴ６）。また、基準データが作成された後、逐次、定期的に図７（ａ）の処理がされるたびにデータが保存され、これを比較用データとして保存される。なお、これまで保存した比較用データを先回の測定時の基準データとし、現時点でのデータを比較用データとして設定することも可能である。

　次に図７（ｂ）では、（ａ）と同様に処理が開始すると（ＳＴ１）、（ａ）で保存・作成された初期時点の基準データを読込み・設定し（ＳＴ１３）．同様に定期的に保存・作成された比較用データを読込み・設定する（ＳＴ１４）。次に、ＳＴ１３～ＳＴ１４で設定された基準データと比較用データとを比較し、各座標位置での温度・加速度・応力の差を算出する（ＳＴ１５）。そして、算出された各座標位置での温度・加速度・応力の差を図６のＳＴ１１で示すように加工点の位置座標に対応するディスプレイ上の座標平面内の画素、又は三次元ウィンドウの座標空間内の画素に表示し（ＳＴ１６）、表示が終了すると処理が終了する（ＳＴ６）。この処理フロー例４によれば、加工ツール、工作機械及びその部品の経時変化・劣化・異常などを定量的に評価することができ、不良品発生頻度の低減、加工寸法精度の向上、被加工物の加工面の品質の向上を図ることができる。

１…加工ツール
２…被加工物
３…加速度表示
４…ルックアップテーブル
５…タブ
６～８…ウィンドウ

Claims

　工作機械の先端の加工ツールの加工パス上の状態をマッピングするリアルタイム加工状態表示装置であって、
　少なくとも加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データを時系列でモニタリングする計測手段と、
　工作機械の動作制御手段（ＣＮＣ）の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取る位置取得手段と、
　前記計測手段からの時系列の物理量データと前記位置取得手段からの時系列の座標データとに基づいて、加工パス上の座標での物理量データを可視化データに変換して加工パス上の位置に表示するマッピング手段と、を有するリアルタイム加工状態表示装置。
　前記マッピング手段は、前記物理量データを、前記物理量データの所定数値に対応して予め設定した色指定値に変換し、該色指定値を座標データに対応する画素に表示する、請求項１に記載のリアルタイム加工状態表示装置。
　前記計測手段は、加工ツール内に挿入された熱電対と、該熱電対からの情報を温度データとして出力する温度計測部とを有し、
　前記位置取得手段からの時系列の座標データは、３次元ＸＹＺ方向の座標データであり、前記マッピング手段は、該座標データに基づいてＸＹ平面、ＸＺ平面及びＹＺ平面内の温度データを表示する、請求項１又は２に記載のリアルタイム加工状態表示装置。
　前記計測手段は、工作機械又は工作機械に把持されるツールホルダに配設される加速度センサと、該加速度センサからの情報を加速度データとして出力する加速度計測部とを有し、
　前記位置取得手段からの時系列の座標データは、３次元ＸＹＺ方向の座標データであり、前記マッピング手段は、該座標データに基づいてＸＹ平面、ＸＺ平面及びＹＺ平面内の温度データを表示する、請求項１又は２に記載のリアルタイム加工状態表示装置。
　工作機械は前記加工ツールを回転させてワークを加工する回転ツールであり、前記加速度センサは、前記ツールホルダ内の水平平面上に前記回転ツールの回転軸線中心に対して径方向対称の位置に配列された一対の加速度センサと、これと略９０°位相が異なる位置に配列された一対の加速度センサとで構成される、請求項４に記載のリアルタイム加工状態表示装置。
　前記マッピング手段は、ＸＹ平面内の温度データ又は加速度データをＸＹ平面表示ウィンドウに表示し、ＸＺ平面内の温度データ又は加速度データをＸＺ平面表示ウィンドウに表示し、ＹＺ平面内の温度データ又は加速度データをＹＺ平面表示ウィンドウに表示し、前記温度データ又は前記加速度データそれぞれの数値に対応して予め設定した色指定値を色変換表ウィンドウに表示する、請求項３～５いずれか１項に記載のリアルタイム加工状態表示装置。
　工作機械の先端の加工ツールの加工パス上の状態をマッピングするリアルタイム加工状態表示装置であって、
　加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データと工作機械の動作状態を計測する工作機械が備える計測手段からの工作機械の計測データを時系列でモニタリングする計測手段と、
　前記計測手段からの時系列の前記物理量データと前記工作機械からの計測データ、又は両データの経時的変化を同一時間軸で表示する、リアルタイム加工状態表示装置。
　工作機械の先端の加工ツールの加工パス上の状態変化を表示するリアルタイム加工状態表示装置であって、
　基準時点における加工ツールの温度、加速度又は応力のうちの１つ以上の物理量データを計測・保存し、工作機械の動作制御手段の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取った基準データを作成する基準データ作成手段と、
　基準時点から所定時間経過時点における前記基準データ作成手段において計測・保存された物理量データを計測・保存し、工作機械の動作制御手段の時間情報及び位置情報から動作中の加工ツールの時系列の座標を読み取った比較用データを作成する比較用データ作成手段と、
　前記基準データ作成手段と前記比較用データ作成手段とからの読取った加工ツールの時系列の座標での物理量データの差分を算出する比較算出手段と、
　前記比較算出手段で算出された物理量データの差分を加工ツールの時系列の座標に基づいて、加工パス上の座標に表示する表示手段と、を有するリアルタイム加工状態表示装置。